球状タンパク質における局所的および非局所的相互作用とアルコール変性のメカニズム

球状タンパク質の立体構造を決定する上で、らせん性性はどれほど重要ですか？2次元格子モデルと2つのモノマータイプ、H（疎水性）とP（極）を使用して、HH接触エネルギー、Epsilon、以前の研究で開発されたEpsilon、およびヘリックスエネルギーを介して局所的な相互作用を介して、両方の非局所的相互作用を調査します。、シグマ。コンピューターの列挙により、短いチェーンのパーティション関数は、両方のタイプのエネルギーの全範囲の近似なしに取得されます。非局所的な相互作用が支配すると、一部のシーケンスはコイルグロブールがユニークなネイティブ構造に崩壊します。局所的な相互作用が支配すると、すべてのシーケンスがヘリックスコイルの遷移を受けます。2つの異なる立体構造特性の場合、モデルの局所的相互作用がHH接触相互作用に比べて小さくなっている場合、タンパク質データバンクの格子モデルとタンパク質の間の最も近い対応が得られ、ヘリカルの傾向は球状タンパク質構造の弱い決定因子のみである可能性があることを示唆しています。水中。一部のHPシーケンスでは、Sigma/Epsilonを変化させると、追加の鋭い遷移（時には複数）およびユニークなコンフォメーション間の「立体構造スイッチング」につながります。この挙動は、アルコール中のらせん状態への水中の球状タンパク質の移行に似ています。特に、実験との比較は、変性剤としての尿素は局所的相互作用と非局所的相互作用の両方を弱めるものとして最もよくモデル化されているのに対し、トリフルオロエタノールは主にHH相互作用を弱め、局所的な相互作用をわずかに強化するものとして最もよくモデル化されていることが示されています。

How important are helical propensities in determining the conformations of globular proteins? Using the two-dimensional lattice model and two monomer types, H (hydrophobic) and P (polar), we explore both nonlocal interactions, through an HH contact energy, epsilon, as developed in earlier work, and local interactions, through a helix energy, sigma. By computer enumeration, the partition functions for short chains are obtained without approximation for the full range of both types of energy. When nonlocal interactions dominate, some sequences undergo coil-globule collapse to a unique native structure. When local interactions dominate, all sequences undergo helix-coil transitions. For two different conformational properties, the closest correspondence between the lattice model and proteins in the Protein Data Bank is obtained if the model local interactions are made small compared to the HH contact interaction, suggesting that helical propensities may be only weak determinants of globular protein structures in water. For some HP sequences, varying sigma/epsilon leads to additional sharp transitions (sometimes several) and to "conformational switching" between unique conformations. This behavior resembles the transitions of globular proteins in water to helical states in alcohols. In particular, comparison with experiments shows that whereas urea as a denaturant is best modeled as weakening both local and nonlocal interactions, trifluoro-ethanol is best modeled as mainly weakening HH interactions and slightly enhancing local helical interactions.